220M30 是一款高品質(zhì)、高效率、高可靠的標(biāo)準(zhǔn)音頻功率放大器， 它與很多數(shù)字功率放大器是有本質(zhì)的區(qū)別的，具體區(qū)別如下：
1， 常規(guī)的數(shù)字功率放大器實(shí)際上就是音頻信號(hào)到PWM脈沖的轉(zhuǎn)換，其簡(jiǎn)單程度僅僅由廉價(jià)的比較器構(gòu)成，沒(méi)有精密時(shí)鐘單元與運(yùn)算系統(tǒng)；而220M30采用DSP芯片，加載了我司自己開(kāi)發(fā)的精準(zhǔn)算法（即精密數(shù)據(jù)編碼技術(shù)算法）的功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM脈沖轉(zhuǎn)換。典型的優(yōu)勢(shì)是表現(xiàn)在對(duì)微小音頻分量精確的轉(zhuǎn)換并呈現(xiàn)。以及具有類似磁鐵吸引塵埃一樣的聲場(chǎng)感染力
2， 我們研究參考開(kāi)源的RTEMS，風(fēng)河的VXWORKS等實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上裁減并加入安全控件，形式我們自己的操作系統(tǒng)，并采用PWM數(shù)學(xué)插補(bǔ)，把基本轉(zhuǎn)換出來(lái)的PWM參考量放中間寄存器，然后提取出來(lái)上次PWM累加誤差，最后經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)校準(zhǔn)后給到PWM輸出單元。典型的優(yōu)勢(shì)是解決了很多數(shù)字功率放大器聲音粗糙失真大和金屬味很濃的聽(tīng)感，使它發(fā)出的聲音更加中正、平衡、甜美、暖潤(rùn)。
3， 對(duì)于很多燒友玩家來(lái)說(shuō)，受制于功放IC的限制,傳統(tǒng)數(shù)字功率放大器可玩性不強(qiáng)，而我們的產(chǎn)品將提供和呈現(xiàn)給燒友的是對(duì)功放的另一種玩法，比如DSP，比如操作系統(tǒng)，控制算法等。
4， 曾經(jīng)的T類功放風(fēng)靡一時(shí)，讓很多燒友念念不忘，而220M30將有充足的自信讓大家徹底忘記它，我們甚至可以說(shuō)我們是T類的升級(jí)版。
產(chǎn)品原理
220M30是一款使用DSP芯片，加載了我司自己開(kāi)發(fā)的精準(zhǔn)算法的功率放大器。經(jīng)過(guò)多次改板，外圍器件參數(shù)核對(duì)，核心算法代碼的調(diào)試，在我們所有的比較中，220M30是目前能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)的聲音還原性能最好成的數(shù)字功率放大器。
主處理器技術(shù)框圖
圖中展示了基本技術(shù)構(gòu)成及原理，最容易理解的就是ADC轉(zhuǎn)換后輸出PWM信號(hào)控制功率晶體管，也就是所謂的D類功率放大，而它的最大缺點(diǎn)是控制精密度不夠。這也是當(dāng)前很多數(shù)字功率放大器聲音粗糙失真大或者硬邦邦感覺(jué)的主要原因。我們以PWM頻率48KHz為基本單位（這是最低可執(zhí)行頻率，后續(xù)會(huì)繼續(xù)講到），如果要實(shí)現(xiàn)16位分辨率那么對(duì)應(yīng)的基本樣本脈沖頻率則為：
= (48K*65536) Hz
= 3145.728MHz
顯然這是不可能辦到的，對(duì)于這個(gè)計(jì)算還沒(méi)有考慮到H橋電路的開(kāi)關(guān)間歇時(shí)間，各級(jí)電路的延遲時(shí)間及CMOS門的延遲時(shí)間，所以很大一部分參數(shù)都必須丟棄掉，并以損失精度同品質(zhì)（THD會(huì)很大）為代價(jià)，僅僅換取比較高的電源轉(zhuǎn)換效率而已。所以直接的PWM轉(zhuǎn)換方案不可能實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)高效率的音頻功率放大器。因此，想要實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)高效率的音頻功率放大器，需要從以下三個(gè)方面去嘗試：
1：降低輸出PWM頻率以提高輸出精度，并提高PWM基準(zhǔn)時(shí)間參考頻率；這也是很多低速度的伺服電動(dòng)機(jī)能夠控制微米級(jí)別距離分辨率的關(guān)鍵支持理論，否則系統(tǒng)不可能實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)于喇叭或者音圈電動(dòng)機(jī)這個(gè)操作會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的可聽(tīng)噪音或者讓工廠的作業(yè)人員煩躁不安，一個(gè)50的小風(fēng)扇如果用12KHz以內(nèi)的PWM頻率，幾個(gè)鐘就可以讓周圍幾米范圍內(nèi)的人不想吃飯，郁悶難受，如果換成音響那將有不可預(yù)計(jì)的后果。顯然這條路行不通。
2：降低PWM參考頻率；對(duì)于3145.728MHz的開(kāi)關(guān)頻率只有極少CMOS開(kāi)關(guān)管能夠承受，常規(guī)的MOS晶體管接上去就會(huì)爆炸，即使降低1000倍也一樣因承受不了開(kāi)關(guān)頻率而發(fā)熱爆炸，我們實(shí)際測(cè)試最好的分離件MOS管就能夠承受1.5MHz開(kāi)關(guān)頻率，并且在這頻率開(kāi)關(guān)管耐受電壓已經(jīng)由基本的150V降低到50V，工作電壓上高即燒毀。
3：PWM數(shù)學(xué)插補(bǔ)，把基本轉(zhuǎn)換出來(lái)的PWM參考量放中間寄存器，然后提取出來(lái)上次PWM累加誤差，最后經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)校準(zhǔn)后給到PWM輸出單元。這也是我們現(xiàn)在使用的方法。這方法最容易理解，數(shù)學(xué)部分也不難處理，但是保證穩(wěn)定可靠的脈沖則需要可靠的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，比如開(kāi)源的RTEMS，風(fēng)河的VXWORKS。對(duì)于這兩個(gè)系統(tǒng)可以參考有關(guān)資料，這里需要做一個(gè)聲明，系統(tǒng)還需要進(jìn)一步裁減并增加安全軟件，否則一個(gè)軟件錯(cuò)誤就將導(dǎo)致MOS炸毀。只要把這問(wèn)題解決就將得到無(wú)與倫比的可靠同精密度。
產(chǎn)品功能介紹
前面板介紹：
面板部分采用了極其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),電源指示、故障指示和音量調(diào)節(jié)。
電源指示（power）：設(shè)計(jì)中采用了高品質(zhì)開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)，允許輸入電壓范圍為85~265V。50~60Hz，只要滿足這范圍系統(tǒng)就正常啟動(dòng)，電源指示燈常亮。
故障指示（error）：當(dāng)輸出負(fù)載出現(xiàn)短路，分頻網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)振鈴，及直流寄生電流超過(guò)5A時(shí)保護(hù)并終止所有輸出。
音量調(diào)節(jié)：音量調(diào)節(jié)部分采用了超寬的匹配范圍，普通正常使用只開(kāi)到20%-30%及可滿足信號(hào)的最佳傳輸；30%~60%段用于某些錄音師在制作唱片是音量增益過(guò)小的補(bǔ)償，60%~100%用于音頻制作，音頻元器件底噪追蹤比較。
注意：
實(shí)際的音樂(lè)源、唱片及傳輸系統(tǒng)在中國(guó)都沒(méi)有走標(biāo)準(zhǔn)路線，故在使用時(shí)是以最佳匹配比例為準(zhǔn)，也就是說(shuō)開(kāi)多大音量以您的耳朵聽(tīng)不到失真，聽(tīng)感最佳為準(zhǔn)。
背面板介紹：
背面板也是只有簡(jiǎn)潔的端口，音頻輸入、音頻輸出、電源輸入及開(kāi)關(guān)
1、 音頻輸入（左邊蓮花插頭）
音頻輸入部分由于沒(méi)有設(shè)置靈敏度開(kāi)關(guān)，故輸入范圍靠面板旋扭調(diào)節(jié)，允許輸入電壓范圍為：1.3uV~1.3V 60db電源動(dòng)態(tài)范圍，120db 功率動(dòng)態(tài)范圍。
頻率范圍：10Hz~24KHz
實(shí)際的應(yīng)用中可以直接連接話筒動(dòng)圈，電容MIC的輸出端子用來(lái)測(cè)試器件的聲學(xué)性能及聽(tīng)感。同時(shí)還可以用來(lái)測(cè)試運(yùn)算放大器，音量電位器的靜態(tài)噪音。同時(shí)也適用于樂(lè)器的研發(fā)與校對(duì)等。
2、 音頻輸出（中間接線端子）：
該DSP功率放大器有阻抗匹配要求，這點(diǎn)不同于晶體管機(jī)器的拼命推策略，實(shí)際的產(chǎn)品輸出實(shí)阻抗8 ROHM，輸出虛阻抗8ROHM，輸出阻尼 8ROHM，實(shí)際輸出功率15W每聲道。對(duì)于很多沒(méi)有從事過(guò)音頻系統(tǒng)研發(fā)同詳細(xì)參數(shù)測(cè)量的人來(lái)說(shuō)可能以為喇叭標(biāo)8ROHM并用萬(wàn)用表測(cè)試得到接近8ROHM的參數(shù)是喇叭的聲學(xué)工作參數(shù)，實(shí)際上這個(gè)參數(shù)是用來(lái)發(fā)熱的，而不是用來(lái)轉(zhuǎn)換成聲音能量的，同樣大喇叭，同樣的標(biāo)稱出來(lái)的聲音完全不同就是這個(gè)道理。一個(gè)標(biāo)稱功率很大的喇叭某一個(gè)時(shí)刻還沒(méi)有達(dá)到標(biāo)稱功率的1%就突然損壞就是這道理，這里關(guān)系到喇叭的標(biāo)稱功率與安全應(yīng)用功率。標(biāo)稱功率很多工廠喜歡用喇叭在某幾個(gè)頻率點(diǎn)有限時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行功率來(lái)表示，實(shí)際的安全功率是喇叭相應(yīng)的頻率帶無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行最差的功率頻率點(diǎn)的安全功率來(lái)表示。
關(guān)于喇叭，音箱功放及聲學(xué)匹配等技術(shù)問(wèn)題歡迎具體咨詢。
3、 電源輸入：
電源輸入允許85~265V AC輸入范圍，電源輸入中建議使用50~60Hz常規(guī)交流電源，如果是發(fā)電機(jī)供電請(qǐng)確認(rèn)輸入交流電源頻率，過(guò)高的頻率可能導(dǎo)致電源永久性損壞。
在當(dāng)初，工程師不知道自己做出來(lái)的東西是否可行，或者音樂(lè)特性可能會(huì)很難聽(tīng)，于是他參考了一位朋友家里面的燈炮管參數(shù)：
后來(lái)才知道這東西原來(lái)并不便宜，淘寶真品幾個(gè)燈泡可以換一部汽車，樣子長(zhǎng)的同燈泡一模一樣同樣可以用來(lái)照明，晚上還發(fā)紅光。但是名字卻給修改了，叫電子管。名字還真牛，居然叫電子管，于是找來(lái)了相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊(cè)，還真叫這名字。
就這樣一來(lái)工程師提取了對(duì)應(yīng)文檔曲線族數(shù)據(jù)，并代入了DSP數(shù)學(xué)算法方程式，就這樣一個(gè)實(shí)際的文件就轉(zhuǎn)換成一個(gè)算法方程進(jìn)行執(zhí)行，并掛接24位192KHz的高性能ADC進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，確保不出現(xiàn)錯(cuò)誤及故障，這組曲線轉(zhuǎn)換成了表同方程式存放于處理器中，這些做法保障了性能完全逼近西德的ECC803性能，同時(shí)又沒(méi)有老化或者燈絲燒毀現(xiàn)象，并且直接交流電供電的設(shè)備很難消除50Hz工頻干擾噪音，換成了DSP則清澈透亮，就連不同電阻材料的熱噪音都能夠直接捕獲到，這些方法使系統(tǒng)有了質(zhì)的飛躍。
但是依然不服氣，為啥它一個(gè)燈炮叫電子管？于是查詢了一些陳舊的書籍，并獲得如下理論：
在常規(guī)溫度下我們身邊的金屬一般具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能,且這些導(dǎo)電性能主要有電子遷移運(yùn)動(dòng)引起的,一部分電子流運(yùn)動(dòng)出金屬后又有另外的補(bǔ)充進(jìn)來(lái),且金屬對(duì)電子有約束力量,平時(shí)很少或者很難有電子脫離金屬導(dǎo)電運(yùn)行。但是當(dāng)溫度升高后電子的活躍能力上升了，變能夠脫離金屬運(yùn)行，從而形成電流（我們常見(jiàn)的電弧焊接等就是這原理），反之如果抽出空氣，減少電子脫離金屬的阻力也能夠形成電流，如下圖所示：
因?yàn)殡娮泳哂胸?fù)電何特性，所有如此簡(jiǎn)單的構(gòu)造便形成了二級(jí)管，據(jù)說(shuō)當(dāng)時(shí)英國(guó)工程師約翰•弗萊明感覺(jué)燈炮發(fā)光很神奇，他想加條空電極看能發(fā)生什么，之后他發(fā)現(xiàn)這個(gè)燈泡能夠?qū)⒔涣麟娮儞Q成直流電，于是他將這些寫成了論文并公布于全世界。
后來(lái)美國(guó)人德福雷斯覺(jué)得這玩法可以，并且很新鮮于是他又加了條線，接下來(lái)他驚奇的發(fā)現(xiàn)，中間那條線可以控制另外一條線上的電流如下圖所示：
對(duì)于我們來(lái)講，這已經(jīng)是年代久遠(yuǎn)的事情了，但是有個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是：這東西出來(lái)的聲音確實(shí)比我們現(xiàn)在器件做出來(lái)的好聽(tīng)，聲音還原度高，不管你如何搭配，始終比不上百年前的老燈炮，經(jīng)過(guò)書籍的參考我們的工程師認(rèn)為，這來(lái)自于自由運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，這份美與真來(lái)自于自由的運(yùn)行結(jié)果。就象錢讓許多愛(ài)情破滅一樣，束縛大了就無(wú)法展示原本的精彩。在ECC83的參數(shù)中，輸入電容，反饋電容等都特別小，控制信號(hào)可以很精準(zhǔn)的到達(dá)輸出端，并很少有反射回來(lái)的干擾信號(hào)，晶體管則不同，半導(dǎo)體硅體積微小，相互間微參數(shù)影響力不可預(yù)計(jì)，故很難統(tǒng)一起來(lái)，并且晶體管輸入電容是輸入電壓的函數(shù)，如此事件就很難高清晰的放大音頻信號(hào)。
|
